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Grafeno, fósforo negro... Si existen materiales 'milagro', ¿por qué sigue reinando el silicio?

Ya han pasado diez años desde que se descubrieron las increíbles propiedades del grafeno, el material con el que se fabricarían los móviles y tabletas del futuro, más fuertes y flexibles, perfectos para viajar en el bolsillo. Aún hoy seguimos sin ver tales dispositivos y la ciencia sigue investigando materiales que parecen un 'milagro', como el fósforo negro. ¿Llegarán algún día a nuestras manos?

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Investigador analizando la composición del grafeno

Investigador analizando la composición del grafeno

"Fósforo negro: el nacimiento de un nuevo material maravilla". Con estas palabras titulaba la web Technology Review, del prestigioso Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), el reciente descubrimiento de un grupo de invesigadores del Trinity College de Dublín (Irlanda). Los científicos habían dado con la fórmula para crear una mayor cantidad de fósforo negro, y se comenzaba a hablar de sus futuras aplicaciones en el campo de la electrónica. El enésimo candidato a reemplazar al plástico y al silicio, aún presentes en casi todos los dispositivos cotidianos.

Sus átomos están organizados de la misma forma que los del grafeno, por lo que sus características son bastante parecidas a las del material estrella. Sin embargo, desde que allá por 2004 se anunciara a bombo y platillo un futuro de móviles y tabletas que se doblan gracias a esta sustancia, apenas hemos visto dispositivos fabricados con grafeno. ¿Aguarda al fósforo negro el mismo futuro?

Materiales 'milagro'

Hubo un tiempo en que el grafeno solo estaba presente en los libros de texto. En cambio, sí se conocía la faceta conductora del carbono, gracias al descubrimiento de los nanotubos. A principios de la década de los noventa, los científicos se dieron cuenta de lo bien que conduce el carbono la electricidad, y empezaron a fabricar transistores experimentales que algún día sustituirían a los del silicio, el material omnipresente en la electrónica de hoy en día.

Como ocurriría tiempo después con el grafeno, los nanotubos de carbono acapararon la atención de investigadores y medios de comunicación. Comenzaron a surgir empresas que produjeron toneladas de nanotubos, “mucho antes de que existiera realmente una transferencia de conocimiento y un mercado real que demandara su uso”, según relata el físico Guillermo Orts-Gil en la revista Investigación y Ciencia. Muchas de estas compañías quebraron, y el que estaba llamado a ser el material del futuro acabó decepcionando.

Andrei Geim y Konstantin Novoselov, Premio Nobel de Física en 2010

Andrei Geim y Konstantin Novoselov, Premio Nobel de Física en 2010

En 2010, Andrei Geim y Konstantin Novoselov, dos investigadores de la Universidad de Manchester (Reino Unido), recibieron el premio Nobel de Física por sus investigaciones en torno al grafeno. Así se daba a conocer el material que, desde mediados de la década del 2000, aspiraba a convertirse en la carcasa de los móviles y ordenadores del futuro, así como en el componente principal de sus tripas.

El grafeno prometía. Flexible, transparente, unas doscientas veces más fuerte que el acero y un buen conductor del calor y la electricidad. Sobre el papel, un auténtico 'milagro', pero la realidad era otra. Como explica a HojaDeRouter.com Jose Ángel Martín Gago, físico e investigador del Instituto de Ciencia de los Materiales de Madrid, conseguir un grafeno puro, con todas estas propiedades, resulta demasiado costoso.

“Las formas fáciles y baratas de obtenerlo hoy en día son formas químicas muy simples, pero con muchas impurezas; y al tener esas impurezas, ya no tiene esas propiedades tan buenas”, señala el experto. Algo en lo que coincide Joaquín Coronas, químico del Instituto de Nanociencia de Aragón. “La materia prima del grafeno es el carbono, y eso sí que es algo muy abundante y barato. La cuestión está en cómo transformar eso” sin que se disparen los costes.

De ahí que muchos investigadores entusiasmados con el grafeno comenzaran a estudiar otros materiales con sus mismas propiedades. Aquí es donde entra en escena el fósforo negro.

Grafeno fabricado en un laboratorio

Grafeno fabricado en un laboratorio

¿Qué ha sido del grafeno?

El nuevo 'material' milagro procede de una de las formas en que el fósforo está presente en la naturaleza. A diferencia del blanco o el rojo, el fósforo negro tiene la particularidad de que sus átomos se estructuran de la misma forma que las partículas del grafeno, es decir, en forma de láminas.

Las investigaciones realizadas hasta la fecha invitan a pensar, porque es un excelente conductor de la electricidad y el calor, que puede funcionar muy bien en electrónica. Sin embargo, hay que ser cautos. “Realmente, la investigación no está tan avanzada como lo puede estar en el grafeno", nos recuerda Martín. "El grafeno lleva diez años siendo investigado de forma muy intensa, y se conocen muchísimas cosas”.

Una década que, en la práctica, parece haber transcurrido sin avances. Móviles, tabletas y ordenadores se siguen fabricando con plástico y silicio. No obstante, según los investigadores, el grafeno se emplea ya de forma indirecta, para reforzar otros materiales (por ejemplo, pinturas). De acuerdo con Martín, para llevarlo a la electrónica aún falta mucha investigación y, sobre todo, que las multinacionales abracen al grafeno como lo hacen hoy con el silicio.

El fósforo, además de encender fuego, también tiene propiedades para la electrónica

El fósforo, además de encender fuego, también tiene propiedades para la electrónica

“Cuando se descubre un material nuevo con propiedades tan singulares, es normal que trascurran del orden de veinte años o más para encontrar eso en un producto", afirma Enric Beltrán, físico del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología de la Universidad de Barcelona. "Hay todo un entramado de investigación, desarrollo, de protecciones industriales, de intereses económicos... Es muy complicado”.

Precisamente, uno de los retos más complicados que los científicos deben afrontar tras descubrir las ventajas de un nuevo material es lograr que los gigantes tecnológicos decidan utilizarlo en sus dispositivos. Las grandes empresas confían aún en el silicio. “Sólo cambiarían de tecnología si realmente les valiese la pena, si estuvieran muy seguros”, señala Martín.

¿Quiere eso decir que no veremos dispositivos flexibles o más fuertes en un futuro? No tiene por qué. Según el investigador, conforme los científicos vayan obteniendo más información sobre el fósforo negro y se den pasos hacia la obtención de un grafeno más puro y más barato, es posible que las multinacionales vayan introduciendo en sus dispositivos estos nuevos materiales.

Sin embargo, Martín realiza una advertencia: “Hay que ser un poco más precavidos a la hora de hablar de estos materiales 'milagro', porque realmente el milagro no es tal milagro: es ciencia que necesita un tiempo para madurar, convertirse en tecnología y luego hallarse en el mercado”.

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Las imágenes de este reportaje son propiedad, por orden de aparición, en U.S Army Materiel Command, Wikimedia Commons, Do the things you cannot do y Pixabay

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